K8sストレージ　Longhornとは？

K8sストレージ  Longhorn とは？  Hiroshi Nakao 1

プロフィール中尾　拓史(Nakao Hiroshi)  SUSEソフトウェアソリューションズジャパン  ソリューションアーキテクト    2021年6月~　SUSE入社 

Kubernetes ベースのマイクロサービス 

— 高可用のkubernetesのためのソフトウェアディファインストレージ  — 軽量で信頼性が高く、使いやすい仕様  — Rancherからワンクリックでデプロイ可能   — あらゆるkubernetesに対応.  
— Storageに依存しない– あらゆる ext4 ﬁlesystemはLonghornクラスタをデプロイできる  — NFSとS3に適応 (backup storage)  — Kubernetesファーストの設計 –CRDsと controller pattern で実装    4 Longhornとは？ 

Key Feature • 100% open sourceのエンタープライズ向け分散型ブロックストレージ  • Rancherから１クリックデプロイが可能  
• 直感的なGUIで簡単に操作可能  • スナップショットとバックアップでデータの安全性を確保  • RPOとRTOを設定することで高速なリカバリが可能  • Rancherで利用できる  • CNCFサンドボックスプロジェクト    

Longhorn要件  • Kubernetes v1.21以上  • ホストファイルシステムが、ext4、XFSをサポートしていること  • RWXを利用するためにはNFSv4 Clientのインストールが必要  •
open-iscsiがインストールされていること  • x86, Arm64で動作  詳しくはこちら   

Longhornアーキテクチャ  Manager Pod  UI or Volume Plugin  Engine  レプリカ  ボリューム作
成要求  Engine作成& レプリカ作成  読み書きを要求  DaemonSetとして実行。クラスタないのボリューム作成と管理を行う。  ボリュームのコントローラー。Linuxプロセス。  ボリュームごとに作成される。Sparse Fileを使用し構築される。 

Longhorn アーキテクチャ 

Longhornレプリカ  スナップショット  スナップショット  スナップショット  最も古いスナップショットがベースとして使われ、差分が書き込まれていく  レプリカ  ボリュームごとにレプリカが各ノードで実行 
全てのレプリカは同じ扱い   各スナップショットに indexが貼られどれがライブデータかを探し、読み込み、書き込みを行う。  読み取りインデックスはメモリ内に保持される 

スナップショット  スナップショット  スナップショット  スナップショット  最も古いスナップショットがベースとして使われ、差分が書き込まれていく。  全てのスナップショットを繋げることで現在の状態が反映  
• ユーザーはスナップショットの数と定期的な取得を設定      • ボリュームの各レプリカの一部としてローカルディスクに保存される  

バックアップ • スナップショットをソースとしてバックアップを作成    • スナップショットが作成された時点のボリュームのデータが反映    •
1つ前のスナップショットからブロックごとに上書きがあるか、新規データ分を新規に反映  

DR 2つのLonghornをインストールした、K8s環境を用意し、同じバックアップ先を指定、このバックアップをDRボリュームとして指定する。  バックアップリストア

Longhorn UI 

Longhorn構築方法  — Rancher UIからのインストール  — Kubectlを利用したインストール   — Helmを利用したインストール  
 

Longhorn v1.7の変更点(一部)    • Data v2 Engine (Preview)     
• 定期的なフルバックアップ      • Backing imageのHA化   

Data v2 Engine IOPS 

Data v2 Engine Latency 

Data v2 Engine  • SPDKを活用しパフォーマンスの向上      • I/Oレイテンシの短縮、IOPSとスループットが向上   
  • Huge pageの割り当てが必要      • V2 Data Engineを使用するとinstance-manager-podが1core CPUを占有 

定期的なフルバックアップ • 左の図のようにこれまでは、初回のバックアップのみがフルバックアップだった  • N回分の増分バックアップ毎にフルバックアップ実行を指定可能  • フルバックアップ実行時は、ス
ループットが落ちる 

Backing imageのHA化  • バックアップイメージファイルは特定のノードやディスクに保存 • コピー数はクラスター内で複数のバックアップイメージファイルを保持できる •
ブロック故障時にバックアップイメージから即座にリストア可能バックアップバックアップイメージ  バックアップイメージをリストア  バックアップイメージを  HA化することが可能に 

• アーキテクチャ  https://longhorn.io/docs/1.7.1/    • Data v2 Engine  https://longhorn.io/docs/1.7.1/v2-data-engine/   
• 定期的なフルバックアップ  https://longhorn.io/docs/1.7.1/important-notes/#support-periodic-and-o n-demand-full-backups-to-enhance-backup-reliability  • Baking Image  https://longhorn.io/docs/1.7.1/important-notes/#high-availability-of-back ing-images      22 参考URL

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takushi

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